周 權(quán)，李善才，吳向偉

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州545007）

1 改造背景

上汽通用五菱汽車股份有限公司河西基地車身車間機運有多條皮帶輸送單鏈，目前對于載荷的長距離輸送，單鏈皮帶易損壞，運行噪聲大，易打滑，與移行機或旋轉(zhuǎn)滾床等設備交接輸送速度較低。各單鏈更換皮帶驅(qū)動輪、底部拖輪和積放輪頻次也較高，導致備件費用等維護成本十分高昂。通常單鏈皮帶長達100 m以上，如此長距離皮帶需要非常大的張緊力，且安裝精度難以保證，日常需要頻繁的調(diào)整張緊。在輸送滑撬或白車身時皮帶表面受很大剪切力，尤其是安裝了積放輪的位置，導致其易脫層，漏出鋼絲繩磨損加劇從而造成皮帶斷裂，同時積放輪易脫離皮帶約束，堆積在一起相互碰撞摩擦損壞（見圖1和圖2）。輸送單鏈發(fā)生故障處理時間長，存在較大停機停線風險。

圖1 皮帶脫膠，鋼絲斷股

圖2 皮帶積放輪堆積

2 設計方案

針對以上不足，設計了一種通過滾輪摩擦驅(qū)動、輸送快速高效，輸送無打滑、運行噪聲低的滾輪摩擦輸送系統(tǒng)對以上皮帶單鏈進行改造。

該滾輪摩擦輸送系統(tǒng)，摩擦驅(qū)動輪及側(cè)向?qū)л啿捎镁郯滨ズ铣筛吣湍ゲ牧?。包括多個驅(qū)動機構(gòu)以及兩條互相平行的水平導軌；驅(qū)動機構(gòu)包括有主動輪支撐架、驅(qū)動電機、主動輪、從動輪以及從動輪支撐架，驅(qū)動電機設置于主動輪支撐架上，主動輪水平設置于驅(qū)動電機的輸出軸上，從動輪水平設置于從動輪支撐架，主動輪和從動輪位于一個水平面上，用以夾緊和傳動滑撬；主動輪支撐架和從動輪支撐架分別固定設置于同一條水平導軌的兩側(cè)或兩旁，并使水平導軌位于主動輪和從動輪之間，且同一條水平導軌上的相鄰的兩個主動輪的軸心的距離等于或小于待輸送的滑撬的長度。

水平導軌上設置有多個底部拖輪，底部拖輪豎直設置，用以支撐滑撬并輔助滑撬傳動，同一條水平導軌上相鄰的兩個底部拖輪的軸心的距離小于待輸送的滑撬的長度。

通過主動輪和從動輪對滑撬形成一個夾緊、傳動的作用而促使位于底部拖輪上的滑撬沿水平導軌運動。根據(jù)水平導軌的長度，來設置多個驅(qū)動機構(gòu)，多個驅(qū)動機構(gòu)提供了多個驅(qū)動點和驅(qū)動力，從而避免了像因皮帶長距離輸送所需要的極大張緊力，高安裝精度以及需要頻繁調(diào)整張緊的問題。通過多個滾輪摩擦驅(qū)動的模式還能夠解決噪聲大、易打滑的問題，且與移行機或旋轉(zhuǎn)滾床等設備交接時還能保持高的輸送速度及平穩(wěn)過渡。

驅(qū)動電機通過支撐構(gòu)件與主動輪支撐架相連接，支撐構(gòu)件與主動輪支撐架鉸接以使驅(qū)動電機在水平面上繞鉸接處轉(zhuǎn)動，支撐構(gòu)件與主動輪支撐架之間還設置有調(diào)節(jié)螺桿，調(diào)節(jié)螺桿一端固定設置于主動輪支撐架上，另一端穿過所述支撐構(gòu)件，調(diào)節(jié)螺桿外面套設有一根強力彈簧，強力彈簧位于支撐構(gòu)件與主動輪支撐架之間。調(diào)節(jié)螺桿上還配套有螺母，螺母位于支撐構(gòu)件在遠離所述主動輪支撐架的一側(cè)（見圖3和圖4）。

圖3 摩擦輪安裝布置圖

圖4 摩擦驅(qū)動輪設計圖

正常使用時，強力彈簧呈壓緊狀態(tài)，即對由于支撐構(gòu)件有一種推力，但是在螺母與調(diào)節(jié)螺桿的作用下，支撐構(gòu)件與主動輪支撐架相對固定。當摩擦輪由于包膠等機械磨損時，主動輪和從動輪的水平距離變大造成無法夾緊滑撬而無法正常工作。通過調(diào)節(jié)螺母的位置，向外旋出螺母，通過強力彈簧的作用，使支撐構(gòu)件轉(zhuǎn)動從而讓支撐構(gòu)件上的主動輪靠近從動輪以保證主動輪和從動輪對滑撬的摩擦力。驅(qū)動機構(gòu)位于同一條水平導軌上，水平導軌上的相鄰的兩個驅(qū)動機構(gòu)之間的底部拖輪為2～4個，均勻分布于水平導軌上。多個底部拖輪可以保障滑撬傳動平穩(wěn)、流暢。相對于傳統(tǒng)的固定滾床，摩擦滾床無需同步皮帶及輥軸，滑撬檢測開關(guān)的數(shù)量也有所減少，故在設備成本上也有所降低。當個別摩擦輪（或其他元器件）有故障時，可以快速替換，乃至采取臨時人工推車等措施，而不至于局部的問題直接影響到整條輸送線的運行，可維護性及維修便利性大幅提高。摩擦輪安裝布置如圖5所示。

圖5 摩擦輪安裝布置

滾輪摩擦輸送系統(tǒng)由可編程邏輯控制器PLC控制，分布式I/O子站采用Devicenet網(wǎng)絡與主控PLC通訊[1]（見圖6）。在同一條水平導軌上的相鄰的兩個驅(qū)動機構(gòu)之間設置有一個傳感器用以感應滑撬并將檢測信號傳送給PLC；傳感器為檢測距離為50 mm的感應開關(guān)（非接觸式）。同一條水平導軌上的相鄰的兩個驅(qū)動機構(gòu)之間作為一個工位，一個工位上設置有一個傳感器檢測該工位上是否有滑撬，并將該檢測信息傳送給PLC，PLC邏輯程序決定是否開啟驅(qū)動電機。如工位上的傳感器感應有滑撬的信號，則代表本工位具備出車條件，此時若下一工位傳感器沒有感應到滑撬的信號（即為空位），則允許本工位往下一工位（空位工位）出車，直到下一工位的傳感器檢測到滑撬的信號，則本工位與下一工位電機均停止，其中編寫有傳送超時等報警程序作為保護。依此類推，實現(xiàn)滑撬從整個滾輪摩擦輸送系統(tǒng)的入口第一個工位往出口最后一個工位的傳遞輸送。

圖6 電氣柜安裝布置

3 實施方案及過程

3.1 實施方案

由于是對舊設備的在線改造，且所需工期較長，無法在一至兩天（通常的周末停產(chǎn)時間）內(nèi)完成整條輸送線的改造生產(chǎn)啟用。需要在各階段有限的停產(chǎn)時間內(nèi)分步驟進行安裝及調(diào)試。在加工制造好成套的摩擦驅(qū)動裝置（底座、電機及摩擦輪），組裝好整套的摩擦輪控制柜（斷路器、I/O適配器模塊、繼電器接觸器等）到現(xiàn)場。然后按以下步驟進行改造系統(tǒng)的安裝調(diào)試：

（1）保留原有的完好系統(tǒng)運作，在原有鋼架結(jié)構(gòu)上根據(jù)設計圖紙及現(xiàn)場勘查好的安裝位置，逐個安裝，摩擦滾輪張緊彈簧暫不安裝，側(cè)向?qū)л喯扔寐萁z帶上懸掛在側(cè)面，確保原系統(tǒng)在原滑撬輸送過程中不與已安裝的摩擦驅(qū)動裝置有接觸、干涉（見圖5）。

（2）感應開關(guān)根據(jù)摩擦滾床的平面布局圖安裝就位，側(cè)面安裝，與原有系統(tǒng)無干涉。

（3）進行主控柜至摩擦輪控制柜的電源線纜及網(wǎng)絡線纜橋架布置（注意AC 380V電源線纜與四、網(wǎng)絡線纜之間需要有隔離板，或是布置兩段獨立的橋架分開走線），對摩擦驅(qū)動輪電機及感應開關(guān)線纜與控制柜之間接線。

（4）完成各電氣元器件的接線后，排查AC380 V、DC24 V等線路無短路后新系統(tǒng)上電檢測各段電壓是否在正常范圍內(nèi)，若有故障則排查解決。

（5）在PLC機架新增網(wǎng)絡模塊（D網(wǎng)）后，將各I/O子站配置進入網(wǎng)絡通訊，核對各感應開關(guān)及按鈕等輸入信號、電機轉(zhuǎn)動及指示燈各輸出信號。

在程序中強制PLC輸出信號驅(qū)動電機，檢查電機轉(zhuǎn)動方向是否為所需方向，若方向相反則對調(diào)電機的任意兩相輸入電源線即可。

3.2 實施過程

現(xiàn)場逐個強制滑撬感應開關(guān)信號，模擬滑撬運行狀態(tài)，觀察各電機轉(zhuǎn)動是否合乎PLC程序設定要求及修正程序。保留原系統(tǒng)可正常生產(chǎn)使用的情況下完成以上空運行調(diào)試后，在停產(chǎn)時間達24 h以上的階段即進入以下調(diào)試投入生產(chǎn)啟用階段：

（1）拆除原系統(tǒng)單鏈皮帶，根據(jù)圖紙布局及現(xiàn)場勘測好的位置在原單鏈皮帶側(cè)安裝滑撬底部拖輪。

（2）摩擦側(cè)向?qū)л啺惭b就位，安裝摩擦驅(qū)動輪張緊彈簧，調(diào)節(jié)摩擦驅(qū)動輪與側(cè)向?qū)л喼g的間隙，確保與滑撬形成充分的摩擦力，輸送順暢。

（3）摩擦輸送線入口排入一個滑撬，系統(tǒng)進入自動，滑撬由入口第一個工位逐步往后輸送，同時觀察各感應開關(guān)（感應滑撬側(cè)面）與滑撬之間的距離是否合適感應良好。

（4）排入三個滑撬由摩擦滾床第一個工位往最后一個工位輸送，觀察自動運行下連續(xù)輸送狀態(tài)，摩擦滾床與入口及出口交接是否平穩(wěn)順暢，合乎輸送路由。

（5）剛投入生產(chǎn)階段在線跟蹤處理所遇到的問題，如調(diào)節(jié)摩擦驅(qū)動輪張緊力，感應開關(guān)位置微調(diào)，PLC控制程序完善，維修監(jiān)控畫面等完善后交付生產(chǎn)使用（見圖7）。

圖7 摩擦滾床上位監(jiān)控畫面

4 結(jié)束語

摩擦滾床在原有皮帶單鏈結(jié)構(gòu)上進行改造，通過將皮帶單鏈傳送結(jié)構(gòu)改成滾輪摩擦驅(qū)動得到，因此具有成本低、工程量小、實用性和適應性強等優(yōu)點。滾輪摩擦驅(qū)動輸送快速高效，運行噪聲低，可大幅降低停機停線，維護維修工作量及成本極大減小，幾乎可以達到終身免維護，備件損耗大為減少，是對單鏈結(jié)構(gòu)存在弊端的徹底改造。通過彈簧的壓力補償來調(diào)節(jié)主動輪和從動輪之間的間隙，以實現(xiàn)對滑撬的夾緊，保證了長時工作的穩(wěn)定性、可靠性以及良好的可維護性。對于汽車整車工廠機運存儲輸送設備的設計（改造）應用具有較好的借鑒及推廣意義。